Ⅰ 方法检出限和仪器检出限的区别
检出限是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标, 是指某一特定分析方法,在给定的显着性水平内,可以定性地从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检出, 在检出限附近不能进行准确的定量。检出限可分为测量方法检出限和仪器检出限。
仪器检出限:指分析仪器能够检测的被分析物的最低量或最低浓度。仪器检出限一般用于不同仪器的性能比较。一般通过多次空白试验,求得其背景响应的标准差,将三倍空白标准差(即3δ)作为检测限的估计值。也可用已知浓度的样品与空白试验对照,记录测得的被测样品信号强度S与噪音(或背景信号)强度N,以能达到S/N=2或S/N=3时的样品最低浓度为LOD(Limit of Detection)。如用非仪器分析方法时,通过已知浓度的样品分析来确定可检出的最低水平作为检出限。表示方法常为:1.最低检出浓度:满足最低检出限要求时,进样供试品溶液的浓度,常见单位:mg/mL,ng/mL,mol/L等。2,最低检出量:最低检出量=最低检出浓度×进样量,常见单位:ng,pg,fg等。
方法检出限:方法检出限不仅与仪器的噪音有关,还取决于样品测定的整个环节,如取样量,提取分离以及测定条件的优化等,实际工作中应注明具体实验条件。例如:检测某化合物XY时,方法中规定取样100mg,经提取处理后定容为10ml分析,此时方法的检出限为1μg/g。若改变方法使取样量增加至1g,则方法检出限为0.1μg/g。若改变方法使取样量增加至1g且经提取处理后定容为1ml,则方法检出限为0.01μg
检出限是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标, 是指某一特定分析方法,在给定的显着性水平内,可以定性地从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检出, 在检出限附近不能进行准确的定量。检出限可分为测量方法检出限和仪器检出限。
仪器检出限:指分析仪器能够检测的被分析物的最低量或最低浓度。仪器检出限一般用于不同仪器的性能比较。一般通过多次空白试验,求得其背景响应的标准差,将三倍空白标准差(即3δ)作为检测限的估计值。也可用已知浓度的样品与空白试验对照,记录测得的被测样品信号强度S与噪音(或背景信号)强度N,以能达到S/N=2或S/N=3时的样品最低浓度为LOD(Limit of Detection)。如用非仪器分析方法时,通过已知浓度的样品分析来确定可检出的最低水平作为检出限。表示方法常为:1.最低检出浓度:满足最低检出限要求时,进样供试品溶液的浓度,常见单位:mg/mL,ng/mL,mol/L等。2,最低检出量:最低检出量=最低检出浓度×进样量,常见单位:ng,pg,fg等。
方法检出限:方法检出限不仅与仪器的噪音有关,还取决于样品测定的整个环节,如取样量,提取分离以及测定条件的优化等,实际工作中应注明具体实验条件。例如:检测某化合物XY时,方法中规定取样100mg,经提取处理后定容为10ml分析,此时方法的检出限为1μg/g。若改变方法使取样量增加至1g,则方法检出限为0.1μg/g。若改变方法使取样量增加至1g且经提取处理后定容为1ml,则方法检出限为0.01μg/g。
1、仪器的检出限
仪器检出限是指在规定的仪器条件下,当仪器处于稳定状态时,仪器本身存在着的噪音引起测量读数的漂移和波动。仪器检出限的水平可对同类仪器之间的信噪比、检测灵敏度、信号与噪音相区别的界限及分析方法进行测量所能达到的最低限度等方面提供依据。仪器的检出限的物理含义为:在一定的置信范围内能与仪器噪音相区别的最小检测信号对应的待测物质的量。通过配制一定浓度的稀溶液12份进行测量,可用下式计算:
2、方法的检出限
方法的检出限是指一个给定的分析方法在特定条件下能以合理的置信水平检出被测物的最小浓度,它是表征分析方法的最主要的参数之一。分析方法随机误差的大小不但与仪器噪声有关,而且决定了方法全过程所带来的误差总和,与样品性质、预处理过程都有关系。为了能反映分析方法在整个分析处理过程的误差,可采用已知结果的标准物质或样品按照分析步骤进行测量,通过分析12份已知结果的实际样品来计算方法的检出限,计算公式如下:
3、样品的检出限
即单个样品的检出限,指相对于空白可检测的样品的最小含量。故只有当空白含量为零时,样品检出限才等于方法检出限。一方面空白含量往往不为零,由于空白含量及其波动的存在,尽管方法检出限通过外推法可能求得很低的浓度( 或含量),实际上样品检出限可能要比方法检出限大得多; 另一方面分析方法检出限采用的是一系列标准物质,基体各不相同,因此只能是一类型样品的平均检出限,并非严格适用于单个样品。对于单个样品确定检出限,必须固定样品基体,即样品检出限的确定应使用样品本身,采取标准加入法作出和方法检出限类似的曲线,使用外推法进行计算。
正因为如此,在实际使用中,样品检出限要比方法检出限要有意义得多。当被测样品种类变化或测定所用试剂和环境变化时,即使使用同一分析方法,样品检出限可能相差很大。在痕量分析时,测量结果的可靠性在很大程度上取决于空白值的大小及空白值的波动情况。设 Wt代表被测样品的总值,Wb 代表空白值,则被测组分的含量( Wt-Wb)与检测可靠性的关系如表1所示( 表中”σ空白”为测定分析空白时的标准偏差)。
Ⅲ 检出限的检出限与测定限
1检出限
为某特定分析方法在给定的置信度内可从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检出,即判定样品中存有浓度高于空白的待测物质。
检出限除了与分析中所用试剂和水的空白有关外,还与仪器的稳定性及噪声水平有关。在灵敏度计算中没有明确噪声的大小,因而操作者可以将检测器的输出信号,通过放大器放到足够大,从而使灵敏度相当高。显然这是不妥的,必须考虑噪声这一参数,将产生两倍噪声信号时,单位体积载气或单位时间内进入检测器的组分量称为检出限。
则:
D = 2N / S
式中:
N——噪声(mV或A);
S——检测器灵敏度;
D——检出限,其单位随S不同也有三种:
Dg=2N / Sg,单位为mg/ml
Dv=2N / Sv,单位为ml/ml
Dt=2N / St,单位为g/s
有时也用最小检测量(MDA)或最小检测浓度(MDC)作为检测限。它们分别是产生两倍噪声信号时,进入检测器的物质量(g)或浓度(mg/ml)。
不少高灵敏度检测器,如FID、NPD、ECD等往往用检出限表示检测器的性能。
灵敏度和检出限是两个从不同角度表示检测器对测定物质敏感程度的指标,前者越高、后者越低,说明检测器性能越好。
从而可见,测量方法的检出限于分析空白值、精密度、灵敏度密切相关。他是分析方法的一个综合性的重要计量参数。
2检出限的计算方法
1)在《全球环境监测系统水监测操作指南》中规定:给定置信水平为95%时,样品测定值与零浓度样品的测定值有显着性差异即为检出限(D.L)。这里的零浓度样品是不含待测物质的样品。
D.L = 4.6σ
式中:
σ— 空白平行测定(批内)标准偏差(重复测定20次以上)。
2)国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)对分析方法的检出限D.L作如下规定。
在与分析实际样品完全相同的条件下,做不加入被测组分的重复测定(即空白试验),测定次数尽可能多(试验次数至少为20次)。
算出空白观测值的平均值Xb和标准偏差Sb。在一定置信概率下,被检出的最小测量值XL以下式确定:
XL= Xb+ K’Sb
式中:
Xb—— 空白多次测得信号的平均值;
Sb—— 空白多次测得信息的标准偏差;
K’—— 根据一定置信水平确定的系数。
与XL-Xb(即K’ Sb)相应的浓度或量即为检出限:
D.L = XL- Xb/ K = k’Sb/ K
式中:
k——方法的灵敏度(即校准曲线的斜率)。为了评估Xb和Sb,实验次数必须至少20次。
1975年,IUPAC建议对光谱化学分析法取k’=3。由于低浓度水平的测量误差可能不遵从正态分布,且空白的测定次数有限,因而与k’=3相应的置信水平大约为90%。
此外,尚有将K’取为4、4.6、5及6的建议。
3)美国EPASW-846中规定方法检出限:MDL=3.143δ(δ重复测定7次)
4)在某些分光光度法中,以扣除空白值后的与0.01吸光度相对应的浓度值为检出限。
5)气相色谱分析的最小检测量系指检测器恰能产生与噪声相区别的响应信号时所需进入色谱柱的物质的最小量,一般认为恰能辨别的响应信号,最小应为噪声的两倍。最小检测浓度系指最小检测量与进样量(体积)之比。
6)某些离子选择电极法规定:当校准曲线的直线部分外延的延长线与通过空白电位且平行于浓度轴的直线相交时,其交点所对应的浓度值及为该离子选择电极法的检出限。
光度分析中,虽然吸光度最小测读值为0.001,灵敏度也以A=0.001所相应的被测物浓度表示,但实际上惯常以A=0.05相应的被测物浓度作为有充分置信度的测定限,即最小能够可靠测定的浓度。这是因为,在吸光度A接近零的情况下,测定值与真实值之比即相对误差趋向无限大。
其次,由于比色皿的成对性不易做到完全匹配,尤其是使用已久的比色皿的成对性不易保证,因此吸光度很小的测量值在不同操作者、不同试验室之间常会不一致,除非操作者很有经验,十分注意比色皿成对性对测量的影响,并在每次测量时予以试验校正。
测定限
测定限为定量范围的两端,分为测定上限与测定下限。
1测定下限
在测定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能准确地定量测定待测物质的最小浓度或量,称为该方法的测定下限。
测定下限反映出分析方法能准确地定量测定低浓度水平待测物质的极限可能性。在没有(或消除了)系统误差的前提下,他受精密度要求的限制(精密度通常以相对标准偏差表示)。分析方法的精密度要求越高,测定下限高于检出限越多。
美国EPASW-846中规定4MDL为定量下限(RQL),即4倍检出限浓度作为测定下限,其测定值的相对标准偏差约为10%。日本JIS规定定量下限为10倍的MDL。
2测定上限
在限定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能够准确地定量测定待测物质的最大浓度或量,称为该方法的测定上限。
对没有(或消除了)系统误差的特定分析方法的精密度要求不同,测定上限也将不同。
测定限对于定量分析,进一步计算才能得到与分析物有关的值(例如,各个结果的平均值)。因此,条件更加苛刻,所以测定限总是高于检出限。
3检测限有三种常用的表示方式
(1)仪器检测下限
可检测仪器的最小讯号,通常用信噪比来表示,当信号与噪声之比大于等于3时,相当于信号强度的试样浓度,定义为仪器检测下限。
(2)方法检测下限
即某方法可检测的最低浓度。通常用低浓度曲线外推法可求的方法检测下限。
(3)样品检测下限
即相对于空白可检测的样品最小含量。样品检测下限定义为:其信号等于测量空白溶液的信号的标准偏差的3倍时的浓度。
检测下限是选择分析方法的重要因素。样品检测下限不仅与方法检测下限有关,而且与空白样品中空白含量以及空白波动情况有关。只有当空白含量为零时,样品检测下限等于方法检测下限。
然而,空白含量往往不等于零,空白大小受环境对样品的污染,试剂纯度、水质纯度、容器的质地及操作等因素的影响。因此,由外推法可求得方法检测下限可能很低,但由于空白含量的存在,以及空白含量的波动,样品检测下限可能要比方法检测下限大得多。从实用中考虑,样品检测下限较为 有用和切合实际。
最佳测定范围
1最佳测定范围(也称有效测定范围)
指在限定误差能满足预定要求的前提下,特定方法的测定下限至测定上限之间的浓度范围。在此范围内能够准确地定量测定待测物质的浓度或量。
最佳测定范围应小于方法的适应范围。对测量结果的精密度(通常以相对标准偏差表示)要求越高,相应的最佳测定范围越小。
2方法的线性范围
方法的线性范围是指信号与样品浓度呈线性的工作曲线直线部分。通常把相当于10倍空白的标准偏差相应的浓度定为方法的线性范围的定量检测下限。取工作曲线中高浓度时,弯曲处作为方法的线性范围的定量检测上限。
好的分析方法要有宽的线性范围。有的分析方法线性范围只有一个数量级,有的分析方法线性范围可达5~6个数量级。同一分析方法可用常量、微量、痕量的物质分析。
校准曲线
校准曲线包括标准曲线和工作曲线,前者用标准溶液系列直接测量,没有经过预处理过程,这对于样品往往造成较大误差;而后者所使用的标准溶液经过了与样品相同的消解、净化、测量等全过程。
凡应用校准曲线的分析方法,都是在样品测得信号值后,从校准曲线上查得其含量(或浓度)。因此,绘制准确的校准曲线,直接影响到样品分析结果的准确与否。此外,校准曲线也确定了方法的测定范围。
1校准曲线的绘制
用一系列被测物标准溶液,按照标准方法规定的步骤,将被测物转变为有色溶液。制备好的标准系列和空白,在方法选定的波长下,测定吸光度。已被测物浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制校准曲线。
对标准系列,溶液以纯溶剂为参比进行测量后,应先作空白校正,然后绘制标准曲线。
标准溶液一般可直接测定,但如试样的预处理较复杂致使污染或损失不可忽略时,应和试样同样处理后再测定。
校准曲线的斜率常随环境温度、试剂批号和贮存时间等实验条件的改变而变动。
因此,在测定试样的同时,绘制校准曲线最为理想,否则应在测定试样的同时,平行测定零浓度和中等浓度标准溶液各两份,取均值相减后与原校准曲线上的相应点核对,其相对差值根据方法精密度不得大于5%~10%,否则应重新绘制校准曲线。
2校准曲线的检验
1)线性检验: 即检验校准曲线的精密度。对于以4~6个浓度单位所获得的测量信号值绘制的校准曲线,分光光度法一般要求其相关系数 | r | ≥0.9990,否则应找出原因并加以纠正,重新绘制合格的校准曲线。
2)截距检验:即检验校准曲线的准确度,在线性检验合格的基础上,对其进行线性回归,得出回归方程 y= a+bx ,然后将所得截距a与0作t检验,当取95%置信水平,经检验无显着性差异时,a可做0处理,方程简化为y= bx,移项得x=y/b。在线性范围内,可代替查阅校准曲线,直接将样品测量信号值经空白校正后,计算出试样浓度。
当a与0有显着性差异时,表示校准曲线的回归方程计算结果准确度不高,应找出原因予以校正后,重新绘制校准曲线并经线性检验合格。在计算回归方程,经截距检验合格后投入使用。
回归方程如不经上述检验和处理,就直接投入使用,必将给测定结果引入差值相当于解决a的系统误差。
3)斜率检验: 即检验分析方法的灵敏度,方法灵敏度是随实验条件的变化而改变的。在完全相同的分析条件下,仅由于操作中的随机误差导致的斜率变化不应超出一定的允许范围,此范围因分析方法的精度不同而异。例如,一般而言,分子吸收分光光度法要求其相对差值小于5%,而原子吸收分光光度法则要求其相对差值小于10%等等。
3校准曲线的控制
被测物转变为有色溶液的反应称为显色反应或发色反应。显色反应的介质PH条件、显色剂用量、显色反应的时间和温度、为消除共存物干扰而加入的掩蔽剂、甚至加试剂的顺序,都要按照方法步骤的要求执行。有时,标准系列虽然不像实际试样那样组成复杂,但仍要求与试样进行同样的处理步骤,以便控制校准曲线上的数据点的空白、回收率等因素。
建立校准曲线时,测量吸光度的参比有两种选择。
第一种方法用纯溶剂作参比,两个比色皿都放溶剂时,“样品比色皿” 的吸光度测定值为比色皿成对性校正值,此后所有样品吸光度测定值都须扣除此值,进行校正。然后,以纯溶剂为参比,测定空白及标准系列的吸光度,绘制校准曲线。
第二种方法直接用空白为参比。当两个比色皿都放空白时,测定比色皿成对性校正值,然后测定标准系列的吸光度,绘制校准曲线。两种方法得到的两条校准曲线互相平行,但第一种方法可测定空白的水平,后一种方法不能测定空白,理论上校准曲线通过原点。若空白为零,两条校准曲线重合。无论用什么作参比,实样测定时应该使用与建立校准曲线相同的比色皿和同样的参比。
比色皿的成对性校正对于使用已久的比色皿是必要的,尤其是测量吸光度很小的样品时,校正可保证测量值的可靠性和重复性。
一.分析空白的主要来源和控制措施
1环境对样品的玷污
主要是由空气中的污染气体和沉降微粒引起的。普遍实验室中每立方米空气中含有数百微克的微粒。这些微粒含有多种元素,因而可引起多种和痕量元素的玷污。来自环境的玷污不但显着,而且变动性大。应采取局部或整个实验室的防尘与空气净化措施。
2试剂对样品的玷污
试剂对样品的玷污随试剂用量而变化。对一定的试剂用量是恒定的。样品处理过程中用量最多的是水和酸。
3器皿对样品玷污
贮存、处理样品所用的一切器皿,如烧杯、瓶子、过滤器、研钵等,由于其材质不够纯或者未洗涤干净均可能玷污样品。在痕量分析中应选用高纯惰性材料制成的器皿, 并运用合适的清洗技术。聚四氟乙烯、透明的合成石英的高压聚乙烯是比较合适的器皿材料。
4分析测试者对样品的玷污
分析测试者用手触摸样品可引起多种元素的玷污;分析测试者的化妆品常常不知不觉地带来许多元素的玷污;分析测试者使用的内服和外用药物也常常玷污样品;以及分析测试者若不注意个人卫生也会引起样品的玷污。所以,分析测试者不但要具有正确熟练的操作技巧,而且要知道自身对样品可能带来什么玷污,以采取消除玷污的必要措施。
二.分析空白的监测和空白值的扣除
空白值波动较大,往往在百分之几十,甚至百分之几百的水平上波动。因而痕量与超痕量分析中,扣除空白是比较困难的,也是不可靠的。可靠并行之有效的方法是把分析空白降至可以忽略不记的程度,同时在分析过程中作空白的平行测定,以监视分析过程。若分析空白明显的超过正常值,则表明本次分析测定过程有严重的玷污,平行样品的测定结果不可靠。
在分析空白主要来自试剂的玷污时,空白值比较稳定,若有必要,可以扣除空白值。为获得可靠的空白值,应进行多次重复测定,算出空白值及其置信限:B ±t0.95(SB/n2)。
答案来自
Ⅳ 如何做出方法检出限&仪器检出限
要是算仪器检出限的话:就进一针小浓度标液(比如1mg/L),在目标峰(假设为下图的peak2)旁边选一段比较平稳的基线,放大(图中基线很平滑,需要进行放大呈锯齿状),算一下所选的这段基线最高点与最低点之间的高度,作为噪音高度h2,然后看一下peak2的高度h1,那么peak2所对应的物质的检出限LOD=(3*h2*1mg/L)/h1。也就是我们平时所说的三倍信噪比计算所得出的检出限!如果要算方法检出限,算法一样,只是需要进行基质配标,而不是通过纯标液进行计算!还有一点要注意:h1的高度理论上是从你所选的基线最高点和最低点的中间算起的,但是因为人为选择噪音,人与人之间存在较大的不一致性,所以要选择目标峰附近相对平坦的一段基线,而且峰高直接按电脑显示即可!
Ⅳ 在测博士上做了一个检测,检测报告上面的检出限是什么意思
检出限是分析化学中常见的名词术语。
检出限一般有仪器检出限、分析方法检出限之分。仪器检出限是指分析仪器能检出与噪音相区别的小信号的能力,而方法检出限不但与仪器噪音有关,而且还决定于方法全部流程的各个环节,如取样,分离富集,测定条件优化等,即分析者、环境、样品性质等对检出限也均有影响,实际工作中应说明获得检出限的具体条件。
检出限过去也称为检出极限,检测限,测定极限,波动浓度极限等,建议统一称检出限,以其简短且较直观。
Ⅵ 如何进行重金属检测,如何确定仪器的检出限和方法检出限
重金属检测常用理化检测方法,与标准浓度试液对照,中国药典2015版第四部101页《 0821 重金属检测法》写的很清楚 你可以参考下。也可以种原子吸收来做,用外标法来计算具体含量。方法的检出限:配制目标样品的试液不断稀释至信噪比为9~11范围时的溶液浓度被认为是检测限。
定量限:配制目标样品的试液不断稀释至信噪比为2~4范围时的溶液浓度被认为是检测限。
Ⅶ 检出限、检测限、测定下限及最低检测限定义和区别是什么
定义
检出限(Limit of detection或 minimum detectablity)是指某特定分析方法在给定的置信度内可从样品中检出待测物质的最小浓度或最小值。所谓“检出”是判定样品中存有浓度高于空白的待测物质。
“检出”是定性概念,在测定限(Limit of determination)范围内才可准确定量测定,测定限两端称测定下限或测定上限。测定下限是指在测定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能准确地定量测定待测物质的最小浓度或量。
在定量测定中,大部分实验要借助于校准曲线来确定待测物质的浓度或量。校准曲线 (Calibration curve)是由一组已知浓度的梯度标准溶液浓度值和相应的仪器响应值在坐标图上形成的点连成的曲线。
校准曲线最低浓度点是曲线上已知的最低浓度值及其仪器响应值构成的点,它和其他系列已知浓度标准溶液浓度点共同构成校准曲线,一般情况下,人们所说的校准曲线最低浓度点,这一概念含有空白以外最低浓度值之意,对这一概念的关注,也多忽略其响应值而重在其浓度值方面。
区别
检出限的计算依分析方法不同而不同,有关资料规定的方法有数种,其计算原理都是在规定置信水平时,以样品测定值与零浓度样品的测定值有显着性差异为检出限(以L表示)。如:
(1)《全球环境监测系统水检测操作指南》规定:在给定置信水平为95%时,样品测定值与零浓度样品的测定值有显着性差异即为检出限L。
L=4.6σWb
其中,σWb为空白平行测定标准偏差(空白测定次数大于20)。
(2) 国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)对光学分析方法规定:
L=k’Sb/k
其中,Sb为 空 白 多 次 测 得 信 号 的 标 准 偏 差(空白测定次数大于20);
k’为根据一定置信水平确定的系数;
k为方法的灵敏度#即校准曲线的斜率%。
IUPAC(1975年)建议:光谱化学分析取k’=3。当k’=3时,置信水平大约为 90%。
(3)气相色谱的最小检测量指监测器恰能产生于 噪音相区别的响应信号时所需进入色谱柱的物质的 最小量。一般认为恰能辨别的响应信号,最小应为噪音的两倍。
测定下限的计算,有资料建议以3.3倍检出限浓度作为测定下限,其测定值的标准偏差约为10%。按此推知,测定下限的计算与检出限值有函数关系(如:测定下限=3.3L)。测定下限高于检出限的量(或系数)的大小,依分析方法的精密度要求而定。精密度要求越高,测定下限高于检出限越多。
在大部分方法标准中,都已给定校准曲线浓度值;在研究性检测中,校准曲线系列浓度是按检测设计要求而定的。一般来说,校准曲线最低浓度点值与检出限值无函数关系。虽然校准曲线最低浓度点值和测定下限在应用上有相似之处,但二者之间有明显不同。在同一方法中,校准曲线最低浓度点值可由检测员根据待测物浓度选择,而测定下限则由主观选定。
一般在监测时,都设有空白点(即“0”浓度),从理论上讲,“0”浓度点既是最低浓度点,也应是 “检出限”,有“0”浓度点的校准曲线似乎适于任意低浓度的测定,但实际上并非如此。实验中,在“0”浓度至测定下限间,并不符合朗伯-比尔定律,曲线存在弯曲,这种情况成因复杂,既有技术因素限制,也涉及不确定度理论。在低浓度区间实际检测中,人们以“检出限”界定待测物质的有无,以 “测定下限”界定定性、定量区间,这种划分有效地解决了低浓度区间检测的复杂性问题,有利于控制检测质量。
Ⅷ 如何详细计算检出限
在如何正确或准确地估算检出限的问题上,国际分析界一直存有争议。检出限的特殊意义在于可以对一个给定的分析方法在低浓度水平的检测能力进行准确地评估,而考察一个分析方法在低浓度范围的检测性能,可以基于不同的角度或不同的侧重点,如可以从最小信号值与仪器噪音之比来考察,从方法测定空白的平均波动性来统计估算,也可以根据分析方法校准曲线的偏差特性来定量估算等等。
检出限是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标,所谓“检出”是指定性检出,即判定样品中存在有浓度高于空白的待测物质。
ACS(美国化学学会)对这一定义作了更简明的概括:检出限是一个分析方法能够可靠地检测出被分析物的最低浓度。
1、检测限(limit of detection, LOD)定义:
在样品中能检出的被测组分的最低浓度(量)称为检测限,即产生信号(峰高)为基线噪音标准差k倍时的样品浓度,一般为信噪比(S/N)2:1或3:1时的浓度,对其测定的准确度和精密度没有确定的要求。目前,一般将检测限定义为信噪比(S/N)3:1时的浓度。
2、计算公式为:
D=3N/S (1)
式中:N——噪音; S——检测器灵敏度;D——检测限
而灵敏度的计算公式为:
S=I/Q (2)
式中:S——灵敏度;I——信号响应值;Q——进样量
将式(1)和式(2)合并,得到下式:
D=3N×Q/I (3)
式中:Q——进样量;N——噪音;I——信号响应值。I/N即为该进样量下的信噪比(S/N),该信噪比可通过工作站对图谱进行自动分析获得,一般的色谱或质谱工作站都可进行信噪比分析计算。这样检测限的计算方法就变得非常方便了。
3、计算方法:
实际计算时,检出限有2种表示方法:一种是进样瓶中样品检测限,一种是针对原始样品的方法检出限。
A、对第一种检测限,只要知道进样量和信噪比即可计算。如进样瓶中样品浓度为1 mg/L,在此浓度下的信噪比为300(由工作站分析获得),则其检测限为:D =(3×1 mg L-1)/300 = 0.01 mg/L。也可用绝对进样量表示,若进样体积为10 ul,则其检测限为:D = 3×(1 mgL-1×10 ul)/300 = 0.1 ng。
B、对第二种表示方法,需同时考虑原始样品的取样量和提取样品的定容体积。仍按前述样品计算,若取样量为5克,最后定容体积为5 mL,则方法检测限为:D = 0.01 mgL-1×5 mL/5 g = 0.01 mg/kg。
即当原始样品中待检物质的浓度为0.01mg/kg时,若取样量为5g,样品经前处理后定容体积为5mL时,进样瓶中样品的浓度可达0.01mg/L(假定回收率为100%),此时,在其它给定的分析条件下,能产生3倍噪声强度的信号。在实际检测工作中,第二种表示方法更为常见。
4、注意事项
由式(3)可见,信噪比的大小直接关系到检测限的大小。信噪比计算方法的不同,其比值大小有很大不同,这与计算信噪比时基线噪声峰值的定义方式有关,一般有三种不同的定义:
A、峰/峰(peak to peak)信噪比,用某一段基线噪声的平均高度;
B、峰/半峰(half peak to peak)信噪比, 用某一段基线噪声平均高度的1/2;
C、均方根(RMS)信噪比,用某一段基线噪声的均方根值计算。
除此之外,信噪比的计算结果还和所取噪声的位置有很大关系,取信号哪一侧基线的噪声,取多长一段基线上的噪声,计算结果都很不完全相同,有时相差甚远。一般多取样品峰两侧的噪声峰值计算。
5、检出限的确定
A、《全球环境监测系统水监测操作指南》中规定:给定置信水平为95%时,样品测定值与零浓度样品的测定值有显着性差异即为检出限:
L = 4.6Sb
式中:L——方法的最低检出浓度。
Sb ——测定次数为n次的空白平行测定(批内)标准差(重复测定20次以上)。
B、国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)规定对各种光学分析方法,可用下式计算:
L = KSb/S
L——方法的最低检出浓度
Sb——空白多次测量的标准偏差(吸光度);
S ——方法的灵敏度(即校准曲线的斜率)
为了评估 ,空白测定次数必须足够多,最好能测20次。国际纯粹和应用化学联合会极力提倡取k值为3,一般来说,取 相应的置信水平大约为90%。
若 =0,并不意味着 ,或检出限无限小。这时需配制一个浓度略大于零浓度的试样系列(能产生一个可测信号值)代替全程序空白试验,求出其标准偏差,用来代替 。
此外,有时为了工作方便和便于比较,也规定一个大家能接受的信号值作为检出限,如分光光度法中,规定吸光度为0.010所对应的浓度即为检出限L。
C、 美国EPA SW—846规定方法中的检出限为:
L=3.143Sb
D、某些分光光度法是以吸光度(扣除空白)为0.010相对应的浓度值或绝对量为检出限,这是一种实验室间的协定方案。
E、气相色谱法:检测器恰能产生与噪音相区别的响应信号时所需进入色谱的物质最小量为检出限,一般为噪音的二倍。
F、离子选择电极法:当校准曲线的直线部分外延的延长线与通过空白电位且平行于浓度轴的直线相交时,其交点所对应的浓度值即为该离子色谱所对电极法的检出限。
由测得的空白值计算出的L值不应大于分析方法规定的最低检出浓度值,如大于方法规定值时,必须寻找原因降低空白值,重新测定计算至合格。
6、校正曲线绘制:
A、按分析方法步骤,通过实测浓度和仪器信号值的直线关系,确定实验室条件下的测定上限。当测定上限低于方法的检测上限时,只能用实测的直线范围。
B、绘制校正曲线的分析步骤应与样品分析相同,并且不少于5个浓度值。
C、校正曲线绘制与每批测定样品同时进行,对某些分析方法的校正曲线的斜率稳定,批间误差较小,使用原制校正曲线时,应与样品同时测定2份中等浓度标样和2份空白的平行样。
测得标准的浓度(减去空白)值与原校正曲线相对应的浓度值的相对偏差,分光光度应小于5%;原子吸收法应小于10%,否则重新制作校正曲线。